内容正文:
专题提能课(1) 函数、导数、不等式
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设直线l:y=kx与曲线h(x)=ex相切于点(x0,ex0),因为h′(x)=ex,则ex0=,解得x0=1,故l:y=ex,由图象知不等式ex≥ex成立(当且仅当x=1时不等式取等号).
[例1] 已知函数f(x)=ax2-ex(x∈R).
(1)当a=1时,试判断f(x)的单调性并给予证明;
(2)若f(x)有两个极值点x1,x2(x1<x2).
①求实数a的取值范围;
②证明:-<f(x1)<-1.(注:其中e是自然对数的底数)
解析:(1)当a=1时,f(x)=x2-ex在R上单调递减,证明如下.
因为f′(x)=2ax-ex,当a=1时,f′(x)=2x-ex,
又曲线y=ex过原点的切线是y=ex,
所以当x≤0时,f′(x)=2x-ex<0,
当x>0时,ex >2x,故f′(x)=2x-ex<0,
所以当x∈R时,f′(x)=2x-ex<0,
当a=1时,f(x)=x2-ex,f(x)在R上单调递减.
(2)①由f(x)有两个极值点知f′(x)=2ax-ex有两个零点,又曲线y=ex过原点的切线是y=ex,所以结合图象易知应满足2a>e,解得a>.
,故所求实数a的取值范围是
②证明:由f′(x1)=0,即2ax1-ex1=0,得a=,由①易知x1∈(0,1),
故f(x1)=ax,x1∈(0,1),
-ex1=ex1
而f′(x1)=(x1-1)<0,
即f(x1)在(0,1)上单调递减,故f(1)<f(x1)<f(0),
即-<f(x1)<-1.
[评析] ①巧妙利用不等式ex≥ex,可回避分类讨论和二次求导;
②利用这种方法比其他方法更便于发现极值点x1在区间(0,1)上,有利于②的证明;
③对于导函数是f′(x)=bex-ax形式的都可以用此方法来判断f′(x)的正负.
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因为函数g(x)=ln x与函数h(x)=ex互为反函数,所以它们的图象关于直线y=x对称,因而过原点的切线也关于直线y=x对称,即函数g(x)=ln x的图象过原点的切线是l:y=x成立(当且仅当x=e时不等式取等号).
x,由对称性知不等式ln x≤
[例2] 已知函数f(x)=ax2+x(1-ln x)(a∈R).
(1)当a=时,判断f(x)的增减性并予以证明.
(2)若f(x)有两个极值点.
①求实数a的取值范